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Development of a pathological analysis system for neurodegenerative diseases using disease-specific iPS cell-based neuromuscular co-cultures.

Research Project

Project/Area Number 20K16611
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 52020:Neurology-related
Research InstitutionAichi Medical University

Principal Investigator

ITO Takuji  愛知医科大学, 加齢医科学研究所, 助教 (30794151)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords運動ニューロン / 骨格筋 / iPS細胞 / 運動ニューロン疾患 / タイムラプスイメージング / オプトジェネティクス / 神経筋接合部 / ポリグルタミン病 / トランスクリプトーム / 球脊髄性筋萎縮症(SBMA) / 神経筋接合部(NMJ) / ゲノム編集
Outline of Research at the Start

運動ニューロンと骨格筋の相互作用を一つの機能単位(神経筋ユニット)として捉えた疾患モデルの報告は乏しく、その分子病態は不明な点が多い。本研究では、ヒトiPS細胞から誘導した運動ニューロンと骨格筋を共培養し、その相互作用を解析するためのシステムを開発する。そのために、(1)ヒトiPS細胞由来運動ニューロンと骨格筋によるNMJの形成をリアルタイムに解析するシステムの構築(2)オプトジェネティクスと微小電極アレイを用いた、NMJの機能性評価(3)開発したシステムを用いた、運動ニューロン疾患や筋疾患患者由来iPS細胞における、NMJを標的とした病態解析や治療開発への応用を目的としている。

Outline of Final Research Achievements

Elucidation of molecular pathogenesis and drug screening using disease-specific iPS cells: several molecules were identified that may be involved in disease pathogenesis. A trend towards improvement of some phenotypes was observed with the addition of the respective inhibitors.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で構築するシステムを、様々な運動ニューロン疾患、筋疾患、そして神経筋接合部疾患の疾患特異的iPS細胞に応用することで、患者由来運動ニューロンや骨格筋を用いた解析が可能になる。また、本解析で進める解析法は、神経・筋病態の解明に応用可能であり、神経・筋疾患における新たな病態解明と治療開発へと発展する。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 6 results) Presentation (17 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Simple and efficient differentiation of human iPSCs into contractible skeletal muscles for muscular disease modeling2023

    • Author(s)
      Rashid Muhammad Irfanur、Ito Takuji、Miya Fuyuki、Shimojo Daisuke、Arimoto Kanae、Onodera Kazunari、Okada Rina、Nagashima Takunori、Yamamoto Kazuki、Khatun Zohora、Shimul Rayhanul Islam、Niwa Jun-ichi、Katsuno Masahisa、Sobue Gen、Okano Hideyuki、Sakurai Hidetoshi、Shimizu Kazunori、Doyu Manabu、Okada Yohei
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 13 Issue: 1 Pages: 8146-8146

    • DOI

      10.1038/s41598-023-34445-9

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] The SYNGAP1 3'UTR variant in ALS patients causes aberrant SYNGAP1 splicing and dendritic spine loss by recruiting HNRNPK2022

    • Author(s)
      Yokoi S, Ito T, Sahashi K, Nakatochi M, Tohnai G, Nakamura R, Fujioka Y, Ishigaki S, Udagawa T, Izumi Y, Morita M, Kano O, Oda M, Sone T, Okano H, Atsuta N, Katsuno M, Okada Y*, Sobue G*
    • Journal Title

      Journal of Neuroscience

      Volume: 42 Issue: 47 Pages: 8881-8896

    • DOI

      10.1523/jneurosci.0455-22.2022

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Development of a Human Neuromuscular Tissue-on-a-Chip Model on a 24-Well-Plate-Format Compartmentalized Microfluidic Device2021

    • Author(s)
      Yamamoto K, Yamaoka N, Imaizumi Y, Nagashima T, Furutani T, Ito T, Okada Y, Honda H, Shimizu K
    • Journal Title

      Lab on a Chip

      Volume: 21 Issue: 10 Pages: 1897-1907

    • DOI

      10.1039/d1lc00048a

    • NAID

      120007169522

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Simple and efficient differentiation of human iPSCs into contractible skeletal muscles for muscular disease modeling2021

    • Author(s)
      Rashid MI, Ito T, Shimojo D, Arimoto K, Onodera K, Okada R, Nagashima T, Yamamoto K, Khatun Z, Okano H, Sakurai H, Shimizu K, Doyu M, Okada Y
    • Journal Title

      bioRxiv

      Volume: 11.22.468571

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    • Open Access
  • [Journal Article] PlexinA1 deficiency in BALB/cAJ mice leads to excessive self-grooming and reduced prepulse inhibition2020

    • Author(s)
      Mst Sharifa Jahan, Takuji Ito, Sachika Ichihashi, Takanobu Masuda, Md Eliusur Rahman Bhuiyan, Ikuko Takahashi, Hyota Takamatsu, Atsushi Kumanogoh, Takamasa Tsuzuki, Takayuki Negishi, Kazunori Yukawa
    • Journal Title

      IBRO Reports

      Volume: 22 Pages: 276-289

    • DOI

      10.1016/j.ibror.2020.10.004

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      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Unveiling synapse pathology in spinal bulbar muscular atrophy by genome-wide transcriptome analysis of purified motor neurons derived from disease specific iPSCs2020

    • Author(s)
      Onodera K, Shimojo D, Ishihara Y, Yano M, Miya F, Banno H, Kuzumaki N, Ito T, Okada R, Ohyama M, Yoshida M, Tsunoda T, Katsuno M, Doyu M, Sobue G, Okano H, Okada Y
    • Journal Title

      Mol. Brain

      Volume: 13 Issue: 1 Pages: 18-18

    • DOI

      10.1186/s13041-020-0561-1

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      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Modulation of oxygen tension, acidosis, and cell density is crucial for neural differentiation of human induced pluripotent stem cells.2020

    • Author(s)
      Okada R, Onodera K, Ito T, Doyu M, Okano HJ, Okada Y
    • Journal Title

      Neurosci. Res.

      Volume: - Pages: 30043-2

    • DOI

      10.1016/j.neures.2020.01.015

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Tandem paired nicking promotes precise genome editing with scarce interference by p532019

    • Author(s)
      Hyodo T, Rahman ML, Karnan S, Ito T, Toyoda A, Ota A, Wahiduzzaman M, Tsuzuki S, Okada Y, Hosokawa Y, Konishi H.
    • Journal Title

      Cell Rep.

      Volume: 30 Issue: 4 Pages: 1195-1207

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2019.12.064

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      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 疾患iPS細胞由来神経・筋共培養モデルを用いた運動ニューロン疾患の治療薬シーズの探索2024

    • Author(s)
      伊藤卓治、ラシッド ムハンマド イルファヌール、ジャミー ファラー ウルファト、小野寺一成、岡田梨奈、勝野雅央、祖父江元、道勇学、岡野栄之、岡田洋平
    • Organizer
      第23回日本再生医療学会総会(新潟)誌上発表
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] The effects of small molecule compounds on the maturation of iPSC-derived skeletal muscle2024

    • Author(s)
      Farah Ulfat Jamee、Takuji Ito、Muhammad Irfanur Rashid、Hidetoshi Sakurai、Yohei Okada
    • Organizer
      第23回日本再生医療学会総会(新潟)
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 疾患iPS細胞由来神経・筋共培養モデルを用いた運動ニューロン疾患の病態関連分子の探索2023

    • Author(s)
      伊藤卓治、ラシッド ムハンマド イルファヌール、小野寺一成、岡田梨奈、下門大祐、田中智史、勝野雅央、祖父江元、道勇学、岡野栄之、岡田洋平
    • Organizer
      第46回日本分子生物学会年会(神戸)
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] The effects of small molecule compounds on the differentiation and maturation of iPSC-derived skeletal muscle.2023

    • Author(s)
      Farah Ulfat Jamee, Takuji Ito, Muhammad Irfanur Rashid, Yohei Okada
    • Organizer
      第46回日本分子生物学会年会(神戸)
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Establishment of a more efficient disease model for ALS using feeder-free disease specific iPSCs2023

    • Author(s)
      Khatun Z, Onodera K, Yamaguchi S, Okada R, Ito T, Rashid MI, Inoue H, Aoki M, Okano H, Doyu M, Okada Y
    • Organizer
      第46回日本分子生物学会年会(神戸)
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Elucidating early pathophysiology of spinal-bulbar muscular atrophy using disease-specific iPSCs2022

    • Author(s)
      小野寺一成, 下門大祐, Bruno De Araujo Herculano1, 石原康晴, 依田真由子, 太田明伸, 矢野真人, 宮冬樹, Rashid Muhammad Irfanur, 伊藤卓治, 岡田梨奈, 角田達彦, 細川好孝, 道勇学, 祖父江元, 勝野雅央,岡野栄之,岡田洋平
    • Organizer
      第63回日本神経学会学術大会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 疾患iPS細胞由来神経・筋共培養モデルを用いた運動ニューロン疾患の非細胞自律的神経変性を担う分子病態の解明2022

    • Author(s)
      伊藤卓治、ラシッド ムハンマド イルファヌール、小野寺一成、岡田梨奈、下門大祐、田中智史、勝野雅央、祖父江元、道勇学、岡野栄之、岡田洋平
    • Organizer
      第33回日本末梢神経学会学術集会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Establishment of a more efficient disease model for ALS using feeder-free disease specific iPSCs2022

    • Author(s)
      Khatun Z, Onodera K, Yamaguchi S, Okada R, Ito T, Rashid MI, Inoue H, Aoki M, Okano H, Doyu M, Okada Y
    • Organizer
      第33回日本末梢神経学会学術集会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 疾患iPS細胞由来神経・筋共培養モデルを用いた運動ニューロン疾患の非細胞自律的神経変性を担う分子病態の解明2022

    • Author(s)
      伊藤卓治、ラシッド ムハンマド イルファヌール、小野寺一成、岡田梨奈、下門大祐、田中智史、勝野雅央、祖父江元、道勇学、岡野栄之、岡田洋平
    • Organizer
      第45回日本分子生物学会年会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Establishment of a more efficient disease model for ALS using feeder-free disease specific iPSCs2022

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      Khatun Z, Onodera K, Yamaguchi S, Okada R, Ito T, Rashid MI, Inoue H, Aoki M, Okano H, Doyu M, Okada Y
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      第45回日本分子生物学会年会
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  • [Presentation] Bulk differentiation of iPSCs into contractible muscles for muscular disease modeling2022

    • Author(s)
      Rashid MI, Ito T, Miya F, Shimojo D, Arimoto K, Onodera K, Okada R, Nagashima T, Yamamoto K, Khatun Z, Okano H, Sakurai H, Shimizu K, Doyu M, Okada Y
    • Organizer
      第45回日本分子生物学会年会
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  • [Presentation] 疾患iPS細胞由来神経・筋共培養モデルを用いた運動ニューロン疾患の非細胞自律的神経変性を担う分子病態の解明2022

    • Author(s)
      伊藤卓治、ラシッド ムハンマド イルファヌール、小野寺一成、岡田梨奈、下門大祐、田中智史、勝野雅央、祖父江元、道勇学、岡野栄之、岡田洋平
    • Organizer
      第22回日本再生医療学会総会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Establishment of a more efficient disease model for ALS using feeder-free disease specific iPSCs2022

    • Author(s)
      Khatun Z, Onodera K, Yamaguchi S, Okada R, Ito T, Rashid MI, Inoue H, Aoki M, Okano H, Doyu M, Okada Y
    • Organizer
      第22回日本再生医療学会総会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 疾患特異的iPS細胞を用いた球脊髄性筋萎縮症(SBMA)の早期病態解明と治療開発2022

    • Author(s)
      小野寺一成、下門大祐、石原康晴、太田明伸、Muhammad Irfanur Rashid、伊藤卓治、岡田梨奈、細川好孝、道勇学、祖父江元、勝野雅央、岡野栄之、岡田洋平
    • Organizer
      第22回日本再生医療学会総会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ヒトiPS細胞由来運動ニューロンと骨格筋を用いた機能的神経筋共培養モデルの構築2021

    • Author(s)
      伊藤 卓治, ラシッド ムハンマド, イルファヌール, 田中 智史, 下門 大祐, 岡野 栄之, 道勇 学, 岡田, 洋平
    • Organizer
      第44回日本神経科学?会 / CJK第1回国際会議(神戸)
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] ESTABLISHMENT OF IPSC-DERIVED NEUROMUSCULAR CO-CULTURE MODEL FOR THE ANALYSIS OF NON-CELL AUTONOMOUS NEURODEGENERATION IN MOTOR NEURON DISEASES2021

    • Author(s)
      Takuji Ito, Muhammad Irfanur Rashid, Satoshi Tanaka, Daisuke Shimojo, Hideyuki Okano, Manabu Doyu, Yohei Okada
    • Organizer
      ISSCR/JSRM 2021 Tokyo International Symposium (Tokyo)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 疾患iPS細胞による神経・筋共培養を活用した神経変性疾患の病態解析2020

    • Author(s)
      伊藤卓治, 小野寺一成, 小野寺一成, 下門大祐, 下門大祐, 田中智史, 田中智史, 岡田梨奈, RASHID Muhammad Irfanur, 道勇学, 岡野栄之, 岡田洋平
    • Organizer
      日本再生医療学会総会
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      2020 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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